วิธีการกำหนดความหนาแน่น

ความหนาแน่นคือการวัดมวลของวัสดุต่อปริมาตรหน่วย ซึ่งใช้ในหลายแง่มุมของวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และอุตสาหกรรม ความหนาแน่นสามารถคำนวณได้โดยการหารมวลของวัตถุด้วยปริมาตร เนื่องจากวัสดุต่างๆ มีความหนาแน่นต่างกัน การวัดความหนาแน่นของวัตถุสามารถช่วยระบุวัสดุที่อยู่ในนั้นได้ การหาความหนาแน่นของตัวอย่างโลหะสามารถช่วยกำหนดความบริสุทธิ์ของตัวอย่างโลหะได้

เมื่อตรวจวัดของเหลวและของแข็งที่มีรูปร่างสม่ำเสมอ มวลและปริมาตรสามารถค้นพบได้โดยการวัดโดยตรง จากนั้นจึงสามารถใช้การวัดทั้งสองนี้เพื่อกำหนดความหนาแน่น ใช้เครื่องชั่งแบบแพน กำหนดและบันทึกมวลของวัตถุเป็นกรัม ใช้เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์หรือไม้บรรทัดวัดความยาว ความลึก และความกว้างของวัตถุเป็นเซนติเมตร คูณค่าวัดทั้งสามนี้เพื่อหาปริมาตรเป็นลูกบาศก์เซนติเมตร หารมวลของวัตถุด้วยปริมาตรเพื่อหาความหนาแน่น ความหนาแน่นแสดงเป็นกรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตรหรือกรัมต่อมิลลิลิตร

ตัวอย่างเช่น ดูวิดีโอด้านล่าง:

ในการคำนวณความหนาแน่นของของแข็งที่มีพื้นผิวไม่เรียบ ปริมาตรจะต้องกำหนดด้วยวิธีอื่น แทนที่จะวัดพื้นที่ผิวโดยตรง ให้ใช้ทรงกระบอกวัดระดับเพื่อหาปริมาตรของวัตถุ เทน้ำลงในกระบอกสูบที่วัดระดับจนกว่าจะถึงระดับที่ทราบ ระดับนี้สามารถวัดได้โดยเครื่องหมายบนพื้นผิวของกระบอกสูบ ซึ่งแสดงปริมาตรของน้ำเป็นมิลลิลิตร เพิ่มวัตถุลงในน้ำและบันทึกระดับน้ำใหม่ ความแตกต่างระหว่างระดับน้ำใหม่และระดับเดิมจะเป็นปริมาตรของวัตถุ การวัดนี้ใช้หน่วยมิลลิลิตร ซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นลูกบาศก์เซนติเมตรได้ เมื่อกำหนดปริมาตรแล้ว ให้ใช้สมการเดียวกับข้างบน

หลักการของอาร์คิมิดีสระบุว่าการจุ่มร่างกายในของเหลวที่กำหนดจะทำให้เกิดแรงลอยตัวที่กระทำต่อร่างกาย แรงนี้จะเท่ากับน้ำหนักของของไหลที่ถูกแทนที่ วัตถุที่ไม่ทราบความหนาแน่นจะลอยหรือจมลงในของเหลวที่กำหนด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของของเหลวนั้นที่สัมพันธ์กับวัตถุนั้น หากต้องการทราบความหนาแน่นของวัตถุคร่าวๆ ให้วางวัตถุนั้นลงในของเหลวต่างๆ ที่มีความหนาแน่นที่ทราบแล้วสังเกตผลลัพธ์ ถ้ามันจมก็จะมีความหนาแน่นมากกว่าของเหลว ถ้ามันลอยก็จะหนาแน่นน้อยลง